發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

1、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)一、 概述發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方式有熾熱點(diǎn)火、壓縮著火和電火花點(diǎn)火三種，柴油機(jī)用壓縮著火，汽油機(jī)一般采用電火花點(diǎn)火。1、對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的要求點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況和使用條件下，保證可靠而準(zhǔn)確的點(diǎn)火。為此，點(diǎn)火裝置應(yīng)滿足下列三個(gè)基本要求1能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的高壓電實(shí)踐證明，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在滿負(fù)荷低速時(shí)需810kV的高壓，啟動(dòng)時(shí)則常需917kV的高壓，正常點(diǎn)火一般在15kV以上，為了保證點(diǎn)火可靠，考慮各種不同因素的影響，點(diǎn)火高電壓必須有一定的儲(chǔ)量，所以點(diǎn)火裝置產(chǎn)生的電壓一般在1520kV之間，而且高電壓的升值要快。2火花塞應(yīng)具有足夠的能量要使混合氣可靠點(diǎn)燃，火花塞產(chǎn)生的火花應(yīng)具

2、有一定的能量，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，由于混合氣壓縮終了的溫度已接近其自燃溫度，因此所需的火花能量很小（15MJ）。蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)能發(fā)出1550 MJ的火花能量，足以點(diǎn)燃混合氣。但在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)以及節(jié)氣門(mén)急劇打開(kāi)時(shí)，則需較高的火花能量。啟動(dòng)時(shí)，由于混合氣霧化不良，廢氣稀釋嚴(yán)重，電極溫度低，故所需的點(diǎn)火能量最高。另外，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)采用空燃比=1.21.25的稀混合氣時(shí)，由于稀混合氣難于點(diǎn)燃，也需增加火花能量。考慮上述情況，為了保證可靠點(diǎn)火，火花塞一般應(yīng)保證有5080MJ的點(diǎn)火能量，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)產(chǎn)生大于100MJ的火花能量。3點(diǎn)火時(shí)刻應(yīng)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況因?yàn)榛旌蠚庠诎l(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)從開(kāi)

3、始點(diǎn)火到完全燃燒需要一定的時(shí)間（千分之幾秒），所以要使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大的功率，就不能在壓縮行程終了活塞行至上止點(diǎn)才點(diǎn)火，而是需要適當(dāng)提前一些。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的多少，負(fù)荷的大小，轉(zhuǎn)速的變化，燃油品質(zhì)的不同，即是同一發(fā)動(dòng)機(jī)由于工況和使用條件的不同等等，都直接影響氣缸內(nèi)混合氣的點(diǎn)火時(shí)間，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大工功率，點(diǎn)火裝置必需適應(yīng)上述情況的變化實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火。 2、點(diǎn)火系統(tǒng)的分類按照點(diǎn)火系統(tǒng)的組成和產(chǎn)生高壓的方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)分為：傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)、半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)以及磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。1）傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)2）半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)3）微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)4）磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)二、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)

4、組成與工作原理1、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)主要由電源、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線圈、配電器、火花塞等組成，如圖9-3所示。（1）電源  電源為蓄電池和發(fā)電機(jī)，供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需電能，標(biāo)稱電壓一般是12V。（2）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)  點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的作用是接通或斷開(kāi)點(diǎn)火系統(tǒng)初級(jí)電路。（3）點(diǎn)火線圈  點(diǎn)火線圈即變壓器，其功用是將蓄電池12V的低壓電變?yōu)?520kV的高壓電。（4）配電器  配電器的功用是接通和切斷低壓電路，使點(diǎn)火線圈及時(shí)產(chǎn)生高壓電，按發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸的點(diǎn)火順序送至火花塞；同時(shí)可調(diào)整點(diǎn)火時(shí)間。（5）電容器  減小斷電器的火花，防止觸點(diǎn)燒蝕，延長(zhǎng)其使用壽命，同

5、時(shí)加速點(diǎn)火線圈中磁通的變化速率，提高點(diǎn)火高電壓。（6）火花塞  其功用是將高壓電引入燃燒室產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。（7）高壓導(dǎo)線  用以連接點(diǎn)火線圈至配電器中心電極和配電器旁電極至各缸火花塞。圖9-3  傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成1-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)  2-電流表  3-蓄電池  4-啟動(dòng)機(jī)  5-高壓導(dǎo)線  6-阻尼電阻  7-火花塞  8-斷電器  9-電容器  10-點(diǎn)火線圈  11-附加電阻  12-配電器 2、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理在傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)中，由

6、蓄電池或發(fā)電機(jī)供給12V的低壓電，是借點(diǎn)火線圈和斷電器將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷?，再通過(guò)配電器分配到各缸火花塞，使其電極之間產(chǎn)生電火花。其工作原理如圖9-4所示。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，斷電器凸輪在配氣凸輪軸的驅(qū)動(dòng)下也隨之旋轉(zhuǎn)。凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，交替地將觸點(diǎn)閉合和打開(kāi)。在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)（SW）接通的情況下，當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)繞組中有電流流過(guò)（初級(jí)電流I1用實(shí)線表示），電流從蓄電池正極點(diǎn)火開(kāi)關(guān)SW點(diǎn)火線圈“+開(kāi)關(guān)”接線柱附加電阻“開(kāi)關(guān)”接線柱點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組“-”接線柱斷電器觸點(diǎn)搭鐵蓄電池負(fù)極。初級(jí)電流在線圈的鐵芯中形成磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，當(dāng)凸輪將觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)，初級(jí)電路被切斷，初級(jí)電流消失，它所形成的磁場(chǎng)也隨之迅速變化，在兩

7、個(gè)繞組中都感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由于次級(jí)繞組的匝數(shù)多，因而在次級(jí)繞組內(nèi)就感應(yīng)出1520kV的電動(dòng)勢(shì)，它足以擊穿火花塞的電極間隙，產(chǎn)生火花點(diǎn)燃混合氣。高壓電流（I2用虛線箭頭表示）的回路為：次級(jí)繞組“開(kāi)關(guān)”接線柱附加電阻“+開(kāi)關(guān)”接線柱點(diǎn)火開(kāi)關(guān)電流表蓄電池搭鐵火花塞旁電極、中心電極配電器（旁電極、分火頭）次級(jí)繞組。配電器軸每轉(zhuǎn)一圈，各缸按點(diǎn)火順序輪流點(diǎn)火一次。由上述可知，在點(diǎn)火系統(tǒng)中有兩個(gè)電路：初級(jí)電流I1流經(jīng)的電流為低壓電路，而高壓電流I2流經(jīng)的電路為高壓電路。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，上述過(guò)程周而復(fù)始的重復(fù)著，若要停止發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，只要斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，切斷初級(jí)電路即可。圖9-4  傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作示意

8、圖 3、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)各組件的構(gòu)造1）點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈是將電源的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷幕驹３Ｓ玫狞c(diǎn)火線圈分為開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈和閉磁路點(diǎn)火圈兩種形式。（1）開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈是利用電磁互感原理制成的。其結(jié)構(gòu)主要由硅鋼片疊成的鐵芯上的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈、殼體及其外的附加電阻等組成。開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈有兩接線柱式和三接線柱式之分（圖9-6）。                    

9、60;   （a）兩接線柱式                               （b）三接線柱式圖9-6  開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈1-瓷杯  2-鐵芯  3-初級(jí)繞組  4-次級(jí)繞組  5-鋼片  6-外殼 

10、 7-“-”接線柱  8-膠木蓋  9-高壓線接柱  10-“+”或開(kāi)關(guān)接線柱  11-“+開(kāi)關(guān)”接線柱  12-附加電阻圖9-7  開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈的磁路l-磁力線  2-鐵芯  3-初級(jí)繞組  4-次級(jí)繞組  5-導(dǎo)磁鋼片 （2）閉磁路點(diǎn)火線圈閉磁路點(diǎn)火線圈，將初級(jí)繞阻和次級(jí)繞組都繞在口字形或日字形的鐵芯上。初級(jí)繞組在鐵芯中產(chǎn)生的磁通，通過(guò)鐵芯構(gòu)成閉合磁路。圖9-8是閉合磁路點(diǎn)火線圈及磁路示意圖。       &#

11、160;            （a）                         （b）              

12、;         （c） 圖9-8  閉磁路點(diǎn)火線圈及磁路示意圖（a）日字形鐵芯的點(diǎn)火線圈  （b）日字形鐵芯的磁路   （c）口字形鐵芯的磁路1-鐵芯  2-低壓接線柱  3-高壓插孔  4-初級(jí)繞組  5-次級(jí)繞組 閉磁路點(diǎn)火線圈的優(yōu)點(diǎn)是漏磁少，磁路的磁阻小，因而能量損失小，能量變換率高，可達(dá)75%（開(kāi)磁路式點(diǎn)火線圈只有60%）。并且閉磁路式點(diǎn)火線圈采用熱固性樹(shù)脂作為絕緣填充物，外殼以熱熔性塑料注塑成型，其絕緣

13、性、密封性均優(yōu)于開(kāi)磁式點(diǎn)火線圈。體積小，可直接裝在配電器蓋上，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，又省去了點(diǎn)火線圈與配電器之間的高壓導(dǎo)線，并可使次級(jí)電容減小，故已在電子點(diǎn)火系統(tǒng)中廣泛采用。2）配電器配電器由斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)等組成，如圖9-9所示。配電器的殼體由鑄鐵制成，下部壓有石墨青銅襯套，配電器軸裝在機(jī)油泵的頂端，利用速比11的斜齒輪由凸輪軸經(jīng)機(jī)油泵驅(qū)動(dòng)。軸在襯套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，用油杯進(jìn)行潤(rùn)滑。圖9-9  配電器原結(jié)構(gòu)（a）整體構(gòu)造           （b）內(nèi)部構(gòu)造1-配電器蓋 

14、2-分火頭  3-凸輪  4-觸點(diǎn)及斷電器底板總成  5-電容器  6-軸節(jié)  7-油杯  8-真空提前機(jī)構(gòu)  9-配電器殼體   10-活動(dòng)底板  11-偏心螺釘  12-固定觸點(diǎn)與支架  13-活動(dòng)觸點(diǎn)臂 14-接線柱  15-拉桿   16-膜片  17-真空提前機(jī)構(gòu)外殼  18-彈簧  19-螺母  20-觸點(diǎn)臂彈簧片  21-油氈及夾圈 （1）斷電器（2）配電器3）、電容器4）

15、、點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)配電器上裝的隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化而自動(dòng)改變提前角的離心提前機(jī)構(gòu)和真空提前機(jī)構(gòu)。1）離心提前機(jī)構(gòu) 2）真空提前機(jī)構(gòu) 5）、火花塞火花塞的功用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的脈沖高壓電引入燃燒室，并在其兩個(gè)電極之間產(chǎn)生電火花，以點(diǎn)燃可燃混合氣。火花塞的結(jié)構(gòu)如圖9-15所示，在鋼質(zhì)體殼的內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體，在絕緣體中心孔的上部有金屬桿，桿的上端有接線螺母，用來(lái)接高壓導(dǎo)線，下部裝有中心電極。金屬桿與中心電極之間用導(dǎo)體玻璃密封，銅制內(nèi)墊圈起密封和導(dǎo)熱作用。體殼的上部有便于拆裝的六角平面，下部有螺紋以便旋裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋內(nèi)，體殼下端固定有彎曲的側(cè)電極。 三、 點(diǎn)

16、火提前1為什么要點(diǎn)火提前 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響很大，從火花塞點(diǎn)火到氣缸內(nèi)大部分混合氣燃燒，并產(chǎn)生很高的爆發(fā)力需要一定的時(shí)間，雖然這段時(shí)間很短，但由于曲軸轉(zhuǎn)速很高，在這段時(shí)間內(nèi)，曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度還是很大的。若在壓縮上止點(diǎn)點(diǎn)火，則混合氣一面燃燒，活塞一面下移而使氣缸容積增大，這將導(dǎo)致燃燒壓力低，發(fā)動(dòng)機(jī)功率也隨之減小。因此要在壓縮接近上止點(diǎn)點(diǎn)火，即點(diǎn)火提前。把火花塞點(diǎn)火時(shí)，曲軸曲拐位置與活塞位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)曲軸曲拐位置之間的夾角稱為點(diǎn)火提前角(spark advance angle)。  2點(diǎn)火提前的影響因素 最佳的點(diǎn)火提前角隨許多因素變化，最主要的因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和混合氣的燃燒速度，混

17、合氣的燃燒速度又和混合氣的成分、燃燒室形狀、壓縮比等因素有關(guān)。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著負(fù)荷的加大，節(jié)氣門(mén)開(kāi)大，進(jìn)入氣缸的可燃混合氣量增多，壓縮終了時(shí)的壓力和溫度增高，同時(shí)，殘余廢氣在氣缸內(nèi)所占的比例減小，混合氣燃燒速度加快，這時(shí)，點(diǎn)火提前角應(yīng)適當(dāng)減小。反之，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)點(diǎn)火提前角則應(yīng)適當(dāng)增大。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度一定時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速增高，燃燒過(guò)程所占曲軸轉(zhuǎn)角增大，這時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速增高適當(dāng)加大。 另外，點(diǎn)火提前角還和汽油的抗暴性能有關(guān)，使用辛烷值高，抗爆性能好的汽油，點(diǎn)火提前角應(yīng)較大。，  3點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置：離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置

18、60;             真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置：辛烷值校正器四、電子點(diǎn)火系1.半導(dǎo)體點(diǎn)火系概述蓄電池點(diǎn)火系工作時(shí)，斷電器觸點(diǎn)分開(kāi)瞬間，會(huì)在觸點(diǎn)處產(chǎn)生火花，燒損觸點(diǎn)。當(dāng)火花塞積炭時(shí)，易漏電，次極電壓上不去，不能可靠地點(diǎn)火，產(chǎn)生高速缺火現(xiàn)象。半導(dǎo)體點(diǎn)火系克服了這些缺點(diǎn)，具有較強(qiáng)地跳火能力，使點(diǎn)火可靠。半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)大體分為以下3類: 1、由電磁、紅外或霍爾元器件構(gòu)成的非接觸式斷電器組成的點(diǎn)火系統(tǒng)稱為無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火器，其放大電路又分晶體管電路和

19、電容放電電路兩種。     2、ECU(Electronic Control Unit)控制的點(diǎn)火系由ECU中的微處理器根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)確定點(diǎn)火時(shí)刻，因而它沒(méi)有斷電器，只有分電器，根據(jù)ECU送來(lái)的信號(hào)直接控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通斷。     3、無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)(Distributor-Less Ignition)是當(dāng)前最先進(jìn)的點(diǎn)火系統(tǒng)，曲軸傳感器送來(lái)的不僅有點(diǎn)火時(shí)刻信號(hào)，而且還有氣缸識(shí)別信號(hào)，從而使點(diǎn)火系統(tǒng)能向指定的汽缸在指定的時(shí)刻送去點(diǎn)火信號(hào)，這就要求每缸配有獨(dú)立的點(diǎn)火線圈，但如果是六缸機(jī)則1，6缸、2，5缸和3，4缸分別共用一個(gè)點(diǎn)火線圈，即

20、共有三個(gè)點(diǎn)火線圈，顯然每一個(gè)點(diǎn)火線圈點(diǎn)火時(shí)，總有一個(gè)缸是空點(diǎn)火，檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意到這一點(diǎn)。 無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)能使用低阻抗電感線圈，從而大幅度提高初級(jí)電流，使次級(jí)電壓高達(dá)30kV以上，增強(qiáng)點(diǎn)火能量以提高點(diǎn)燃稀混合氣的能力，在改善燃料經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)也降低排氣污染。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)完全是電子器件而無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，徹底解決了凸輪和軸承磨損以及觸點(diǎn)燒蝕間隙失調(diào)而引起的一系列故障。 2.信號(hào)發(fā)生器(傳感器)半導(dǎo)體點(diǎn)火系的工作原理與蓄電池點(diǎn)火系工作原理基本相同，只是半導(dǎo)體點(diǎn)火系與蓄電池點(diǎn)火系產(chǎn)生高壓的方法不同，它利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點(diǎn)火系中的斷電器，產(chǎn)生脈沖信號(hào)點(diǎn)火。例如，在無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體點(diǎn)火系

21、中使用了點(diǎn)火發(fā)生器（傳感器）代替了斷電器，常用的傳感器有霍爾式、電磁式和光電式。1.霍爾式傳感器:由信號(hào)盤(pán)葉片、永久磁鐵、霍爾芯片及霍爾傳感器槽等構(gòu)成。當(dāng)葉片從槽中移出時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)線圈由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)閿嗦窢顟B(tài)，使次級(jí)線圈產(chǎn)生高電壓。 2.電磁式傳感器：由轉(zhuǎn)子和線圈組成。轉(zhuǎn)子固定在分電器軸上，線圈固定在分電器殼體上。永久磁鐵的磁力線經(jīng)轉(zhuǎn)子、線圈、托架構(gòu)成封閉回路，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子凸起與托架間的磁隙不斷變化，通過(guò)線圈的磁通也不斷變化，線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并以交流形式輸出。在實(shí)用結(jié)構(gòu)中，常將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器一同裝于分電器上，使用復(fù)合轉(zhuǎn)子和耦合線圈。 3光電式傳感器：主要由發(fā)光二級(jí)